Lựa chọn quyền riêng tư của bạn

KiwiBee sử dụng cookie tùy chọn của Google Analytics, Google Ads và Meta Pixel để hiểu khách truy cập là người lớn, đo lường số lượt đăng ký hoàn tất và cải thiện các chiến dịch. Cookie thiết yếu luôn được bật. Pixel quảng cáo ChatGPT của OpenAI cũng đo lượt xem trang và yêu cầu đã gửi sau khi bạn đồng ý quảng cáo, và có thể dùng thông tin liên hệ đã băm để đối sánh. Chính sách quyền riêng tư

Chuyển đến nội dung chính

Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh cho tòa nhà chọc trời

Giới thiệu mô phỏng này

Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh tòa nhà chọc trời đặt động lực học kết cấu và kỹ thuật địa chấn cạnh nhau trên bàn lắc địa chấn 3D. Bên trái là khung tham chiếu 9 tầng không được bảo vệ; bên phải là tòa nhà giống hệt được trang bị giằng chữ X bằng thép, ổ trục cách ly chân đế tùy chọn và Bộ giảm chấn con lắc khối lượng điều chỉnh (TMD) màu vàng khổng lồ lấy cảm hứng từ quả cầu 660 tấn của Taipei 101. Khi thanh trượt tần số động đất khớp với tần số tự nhiên của tòa nhà f₀ = 1.20 Hz (Tỷ lệ cộng hưởng f/f₀ = 1.00), tòa nhà không được bảo vệ quất mạnh mẽ vào dao động ứng suất cao màu đỏ, trong khi TMD màu vàng dao động ngược pha với mái để hấp thụ năng lượng động học và cắt giảm dao động gần một nửa.

Học sinh có thể khám phá điều gì

  • Giữ tần số động đất ở 1.20 Hz (cộng hưởng chính xác f/f₀ = 1.00) và so sánh số đọc Dao động mái của tòa nhà Trấn (Bare) với tòa nhà Được bảo vệ (Protected).
  • Tắt Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMD) trong khi cộng hưởng để xem cả hai tòa nhà dao động giống hệt nhau trong nguy hiểm, sau đó bật lại TMD để xem quả cầu màu vàng làm giảm chuyển động.
  • Bật ổ trục cách ly chân đế ở móng của tòa nhà bên phải để tách tòa nhà khỏi sự rung chuyển mặt đất tần số cao.
  • Kéo quả cầu TMD màu vàng sang ngang bằng chuột hoặc ngón tay của bạn và thả ra để xem con lắc truyền động lượng với các tầng trên như thế nào.
  • Nhấp vào bàn lắc địa chấn hoặc một trong hai tòa nhà để kích hoạt xung kích sóng P đột ngột và so sánh tốc độ ổn định của mỗi tòa nhà.

Mục tiêu học tập

  1. 1Giải thích lý do tại sao hiện tượng cộng hưởng cơ học xảy ra khi tần số mặt đất động đất f khớp với tần số tự nhiên f₀ của tòa nhà.
  2. 2Mô tả cách Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMD) được điều chỉnh theo f₀ dao động ngược pha với cấu trúc để tiêu tan năng lượng dao động.
  3. 3So sánh hai chiến lược bảo vệ địa chấn: Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh ở mái so với ổ trục cách ly chân đế ở móng.
  4. 4Đánh giá mức độ ảnh hưởng của độ lớn động đất và tỷ lệ tần số f/f₀ đối với chuyển dịch kết cấu và an toàn.

Câu hỏi giáo viên thường đặt ra

Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh (TMD) bảo vệ tòa nhà chọc trời như thế nào?

Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh là một con lắc nặng hoặc khối lượng treo bằng lò xo được treo gần đỉnh của tòa nhà chọc trời và được điều chỉnh theo tần số dao động tự nhiên f₀ của tòa nhà. Khi gió hoặc sóng động đất đẩy tòa nhà sang trái, quán tính làm cho bộ giảm chấn chậm hơn ~90° và kéo sang phải, triệt tiêu phần lớn độ dao động.

Tại sao hiện tượng cộng hưởng (f / f₀ = 1.00) lại rất nguy hiểm trong trận động đất?

Mỗi tòa nhà có chu kỳ dao động tự nhiên được xác định bởi chiều cao, khối lượng và độ cứng của nó. Khi sóng mặt đất đẩy theo đúng nhịp điệu đó, mỗi chu kỳ sẽ thêm năng lượng đồng pha với dao động hiện có, làm khuếch đại chuyển dịch mái lớn hơn nhiều lần so với chuyển động của mặt đất.

Cảm hứng ngoài đời thực cho quả cầu màu vàng trong mô phỏng là gì?

Taipei 101 ở Đài Loan chứa một quả cầu con lắc thép màu vàng nặng 660 mét khối nổi tiếng được treo giữa tầng 87 và 92. Có thể nhìn thấy đối với khách tham quan, nó làm giảm độ dao động của tòa nhà do bão và động đất lên tới 40%.

Ổ trục cách ly chân đế hoạt động khác với bộ giảm chấn mái như thế nào?

Thay vì hấp thụ dao động ở trên đỉnh, bộ cách ly chân đế bằng cao su và chì nhiều lớp nằm giữa móng và mặt đất. Chúng làm cho phần đỡ trở nên linh hoạt, dịch chuyển tần số tự nhiên của tòa nhà xuống dưới băng tần năng lượng chính của động đất để mặt đất trượt bên dưới trong khi tòa nhà vẫn gần như đứng yên.

Nhúng mô phỏng này

Đặt vào hệ thống học tập, blog hoặc trang lớp của bạn — miễn phí.

<iframe src="https://kiwibee.io/vn/simulations/earthquake-tuned-mass-damper-3d-simulation/embed" title="Bộ giảm chấn khối lượng điều chỉnh cho tòa nhà chọc trời | KiwiBee" loading="lazy" allowfullscreen style="width:100%;height:min(70vh,620px);min-height:420px;border:0;border-radius:16px"></iframe>

Tiếp tục khám phá

Thêm các mô hình khoa học tương tác

Mang khoa học tương tác vào lớp học của bạn

Không gian giáo viên miễn phí của KiwiBee gộp soạn bài, phiếu bài tập, công cụ lớp học và sổ điểm vào cùng một nơi.

Bắt đầu miễn phí và tạo lớp học đầu tiên

hoặc khám phá không gian giáo viên →